卷板機(jī)設(shè)計
卷板機(jī)設(shè)計,板機(jī),設(shè)計
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文(設(shè) 計)
題目: 卷板機(jī)設(shè)計
學(xué) 院: 工學(xué)院
姓 名: 王曉勇
學(xué) 號: 20092134
專 業(yè): 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
年 級: 2009級
指導(dǎo)教師:楊紅飛 職 稱:講師
二013年05月
目錄
1 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 卷板機(jī)分類 2
1.3 卷板機(jī)的發(fā)展趨勢 2
2 一般小型卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析 4
2.1 雙輥卷板機(jī) 4
2.2 三輥卷板機(jī) 5
2.2.1 對稱式三棍卷板機(jī)特點(diǎn) 5
2.2.2 不對稱三輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 5
2.3 方案的確定 6
3 傳動設(shè)計 7
3.1 傳動方案的分析及確定 7
3.1.1 主傳動系統(tǒng)確定 7
3.1.2 副傳動系統(tǒng)的確定 7
4 動力設(shè)計 8
4.1 電動機(jī)的選擇及確定 9
4.1.1 電動機(jī)的選擇 9
4.2 電動機(jī)的確定 9
4.2.1 受力分析 9
4.2.2 電動機(jī)的確定 10
5 減速設(shè)計 12
5.1 主減速器的分析計算和確定 12
5.2 傳動比分配 13
5.3 主減速器各軸轉(zhuǎn)速及功率與各級齒輪計算 13
5.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計 15
5.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計 17
5.3.3 第三級齒輪傳動設(shè) 19
5.4 末級齒輪傳動設(shè)計計算 20
5.4.1 材料選用 21
5.4.2 按齒面彎曲強(qiáng)度計算 21
6 上下輥的設(shè)計計算校核 22
6.1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力分析 22
6.1.1 受力分析 22
6.1.2 剛度校核 23
6.1.3 上輥在卸料時的校核 23
6.2 下輥的設(shè)計計算及校核 24
6.2.1 剛度校核 25
6.3 上下輥?zhàn)訌?qiáng)度校核 25
7 螺旋副設(shè)計 26
7.1 材料選用及熱處理 26
7.2 螺紋直徑與螺距 26
7.3 自鎖 27
7.4 螺母螺牙強(qiáng)度 27
7.5 螺桿強(qiáng)度 28
結(jié) 論 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
1 緒論
1.1 概述
卷板機(jī)是將金屬板材彎卷成筒形、弧形或者其他形狀工件的一種通用設(shè)備。利用三點(diǎn)成圓的原理,通過工作輥相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動使板材發(fā)生連續(xù)的塑性變形,從而得到預(yù)定形狀的工件。卷板機(jī)廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、木工、金屬結(jié)構(gòu)等其它機(jī)械制造行業(yè)。
卷板機(jī)采用機(jī)械傳動有相當(dāng)長久遠(yuǎn)的歷史,介于其簡單的結(jié)構(gòu),可靠的性能,低廉的造價,至今仍被廣泛應(yīng)用。
卷板機(jī)作在工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有十分重要的地位。凡是將鋼材成型為圓柱型或弧形,幾乎都用卷板機(jī)來制作。不論在汽車輪船還是在軍工航天或是石油化工方面都有應(yīng)用。根據(jù)不同的要求,它可以輥制出符合要求的工件,是一種非常實(shí)用的機(jī)械加工工具。
在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類,一般分為:
1)、三輥卷板機(jī):包括對非對稱式三輥卷板機(jī)、稱式三輥卷板機(jī)、水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)、傾斜下調(diào)式三輥卷板機(jī)、弧形下調(diào)式三輥卷板機(jī)和垂直下調(diào)式三輥卷板機(jī)等。
2)、四輥卷板機(jī):分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機(jī)。
3)、特殊用途卷板機(jī):有立式卷板機(jī)、船用卷板機(jī)、雙輥卷板機(jī)、錐體卷板機(jī)、多輥卷板機(jī)和多用途卷板機(jī)等。
在低速大扭矩的卷板機(jī)上,因傳動系統(tǒng)體積龐大,電動機(jī)功率大,起動時電網(wǎng)波動也較大,所以越來越多地采用液壓傳動。近年來,有以液壓馬達(dá)作為源控制工作輥移動但主驅(qū)動仍為機(jī)械傳動的機(jī)液混合傳動的卷板機(jī),也有同時采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動力源的全液壓式卷板機(jī)。
卷板機(jī)的工作能力是指板材在冷態(tài)下,按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時最小卷筒直徑的能力。
國內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高,操作工藝簡便,成本低廉,但對板材的質(zhì)量要求較高(如不允許有缺口、裂紋等缺陷),金相組織一致性要好。
當(dāng)卷制板厚較大或彎曲半徑較小并超過設(shè)備工作能力時,在設(shè)備允許的前提下可采用熱卷的方法。有些不允許冷卷的板材,熱卷剛性太差,則采用溫卷的方法。
卷板機(jī)是一種通用性及適應(yīng)性較高的彎曲整形機(jī)械。為提高卷板機(jī)的工作效率,提高制品的加工精度,減輕勞動強(qiáng)度,改善工作條件,通常采用板料送料工作臺、輔助操作機(jī)械、托架平臺以及支承滾道等輔助設(shè)備。國外有些廠家已有配上自動焊接機(jī)、下料機(jī)械手等成線或單元供貨。
1.2 卷板機(jī)分類
是對板料進(jìn)行連續(xù)點(diǎn)彎曲的塑形機(jī)床。根據(jù)不同的分類方法如下:
卷板機(jī)按其抱輥數(shù)目分:
1八輥式卷板機(jī);
2四輥式卷板機(jī);
3三輥式卷板機(jī);
4二輥式卷板機(jī)。
卷板機(jī)按其卷筒結(jié)構(gòu)分:
1連桿式卷板機(jī),其卷筒結(jié)構(gòu)基本原理與鏈板式張力卷取機(jī)相同;
2斜契式卷板機(jī),其卷筒結(jié)構(gòu)基本原理與棱錐式張力卷取機(jī)相同。
卷板機(jī)按其抱輥滑移動移動方式分:
1滑道式卷板機(jī),抱輥輥架可延滑道移動;
2無滑道式卷板機(jī),抱輥輥架的移動,不是在滑道內(nèi)滑動來實(shí)現(xiàn),而是直接由連桿來實(shí)現(xiàn)的。
1.3 卷板機(jī)的發(fā)展趨勢
卷板機(jī)屬于鍛壓機(jī)械八大類產(chǎn)品中的彎曲校正機(jī)類。它的發(fā)展經(jīng)歷了從機(jī)械到液壓、再到數(shù)控的發(fā)展過程。
目前,世界先進(jìn)的卷板機(jī)生產(chǎn)廠家主要有瑞士HAEUSLER、德國SCHAFER、意大利PROMAUDAVI、MG、FACCIN、SERTOM、BODRINI、瑞典ROUNDO、日本KURIMOTO、英國HUGH SMITH。
瑞士HAEUSLER四輥卷板機(jī)最為著名,其最大規(guī)格已達(dá)到卷板力78000KN、板厚250mm、板寬4000mm,剩余直邊僅為板厚的1.28倍。
意大利PROMAUDAVI、MG公司弧線三輥、四輥卷板機(jī)較常見,其弧線三輥卷板機(jī)最大卷板厚度可達(dá)140mm。
國內(nèi)液壓和自動化控制技術(shù)取得了長足進(jìn)展,我國也是世界上卷板機(jī)產(chǎn)量最多的國家,但總體競爭能力不強(qiáng)。
現(xiàn)如今在航空航天、軍工武器、汽車、機(jī)車車輛、儀器儀表、造船、化工、壓力容器、冶金等行業(yè),對卷板機(jī)的需求量都在不斷增大,卷板精度需求越來越高。隨著工業(yè)的開展,人們對節(jié)能、節(jié)材、少無切削等加工需求的增多,使用該卷板機(jī)作為技能配備,可進(jìn)步功率10~40倍,節(jié)材60%以上。
小型卷板機(jī)在經(jīng)歷了從機(jī)械到液壓、再到數(shù)控的開展過程,在機(jī)械傳動行業(yè)已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史,因?yàn)椴季趾喡?,功能牢靠,造價低價,至今它的應(yīng)用范圍十分廣泛。當(dāng)前,其液壓和自動化操控技能已取得了長足的發(fā)展。
20世紀(jì)90年代國內(nèi)連續(xù)開發(fā)研發(fā)的數(shù)控卷板機(jī),通過多年來的不斷完善,卷板機(jī)已經(jīng)完成了從單機(jī)自動化到柔性制作單元的進(jìn)程。研發(fā)及開發(fā)高效能、高精度、安全、復(fù)合、環(huán)保、自動化、柔性化、智能化的卷板設(shè)備已經(jīng)是不能阻擋的發(fā)展趨勢。
2 一般小型卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析
2.1 雙輥卷板機(jī)
雙輥卷板機(jī)的原理如圖2.1所示:
2 .1雙輥卷板機(jī)工作原理圖
上輥是鋼制的剛性輥,下輥是一個包有彈性的輥,可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時,上輥及送進(jìn)板料在壓力作用下,壓人下輥的彈性層中,使下輥發(fā)生彈性變形。但因彈性體的體積不變,壓力便向四面?zhèn)鬟f,產(chǎn)生強(qiáng)度很高,但分布均勻的連續(xù)作用的反壓力,迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊,目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形。上輥壓人下輥的深度,既彈性層的變形量,是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究,壓下量越大,板料彎曲半徑越??;但當(dāng)壓人量達(dá)到某一數(shù)值時,彎曲半徑趨于穩(wěn)定,與壓下量幾乎無關(guān),這是雙輥卷板機(jī)工藝的一個重要特征。
產(chǎn)品用途:兩輥卷板機(jī)為兩輥對滾式彎板設(shè)備。主要用于在冷用進(jìn)程中彎卷板厚0.5-6mm,寬度300mm-2000mm,屈服極限在350Mpa以下金屬板園柱筒體。廣泛應(yīng)用于汽車,食品機(jī)械,電機(jī),消防器械及其他等行業(yè)各種園柱筒體的制作。
特點(diǎn):兩輥卷板機(jī)具有制品精度高,無乘余直邊,生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。最高園精度誤差小于0.5mm;最高效率可達(dá)400只/小時。
工作原理:鋼板在上輥(兩輥)下輥(彈性輥)間通過上輥壓迫,下輥彈性層成凹形狀促使鋼板彎曲,使得曲率成形?! 「鶕?jù)不同的結(jié)構(gòu)形式和控制手段,決定了機(jī)器的能力和效率
另一方面,二棍卷板機(jī)的缺點(diǎn)是1.由于相對于制件直徑的每一個變化都需要制作導(dǎo)向輥輪,故不適于多品種小批量生產(chǎn); 2.不能做厚板的加工(最大加工板料6~9mm)。
2.2 三輥卷板機(jī)
三輥卷板機(jī)是目前最普遍的一種卷板機(jī)。利用三輥滾彎原理,使板材彎曲成圓形,圓錐形或弧形工件。
2.2.1 對稱式三棍卷板機(jī)特點(diǎn)
對稱式三棍卷板機(jī),由工作輥、機(jī)架、傳動系統(tǒng)和機(jī)座等組成。
三輥對稱式卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)作特點(diǎn):該機(jī)結(jié)構(gòu)型式為三輥對稱式,上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運(yùn)動,通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得,兩下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)運(yùn)動,由電機(jī)帶動。通過減速機(jī)的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩。該機(jī)缺點(diǎn)是板材端部需借助其它設(shè)備進(jìn)行預(yù)彎。
結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近。形成較準(zhǔn)確,但剩余直邊大需要進(jìn)行預(yù)彎處理。
2.2.2 不對稱三輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
三輥非對稱式卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)作特點(diǎn):上輥為主傳動,下輥垂直升降運(yùn)動,以便夾緊板材,并通過下輥齒輪與上輥齒輪嚙合,同時作為主傳動;邊輥?zhàn)鲀A升降運(yùn)動,具有預(yù)彎和卷圓雙重功能。結(jié)構(gòu)緊湊,操作維修方便。
如圖2.2.2所示:
圖2.2.2 三輥卷板機(jī)工作原理圖
2.3 方案的確定
通過對小型卷板機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析,根據(jù)各種類型卷板機(jī)所具有不同類型的特點(diǎn),對稱三輥卷板結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點(diǎn)。相比下最終決定采用三輥卷板機(jī)。最后形成設(shè)計方案,為對稱上調(diào)三輥卷板機(jī)。如圖2.3:
圖2.3 對稱上調(diào)三輥卷板機(jī)
它是以兩個下輥為主動輪 ,由主動機(jī)、聯(lián)軸器、減速器及開式齒輪副驅(qū)動。上輥工作時,由于鋼板間的摩擦力帶動。同時作為從動軸,起調(diào)整擠壓的作用。由單獨(dú)的傳動系統(tǒng)控制,主要組成是:上輥升降電動機(jī)、減速器、蝸輪副、螺母。工作時,由蝸輪副轉(zhuǎn)動蝸輪內(nèi)螺母,使螺桿及上輥軸承座作升降運(yùn)動。兩個下輥可以正反兩個方向轉(zhuǎn)動,在上輥的壓力下下輥經(jīng)過反復(fù)的滾動,使板料達(dá)到所需要的曲率,形成預(yù)計的形狀。
3 傳動設(shè)計
3.1 傳動方案的分析及確定
卷板機(jī)傳動系統(tǒng)分為兩種方式:齒輪傳動和皮帶傳動。
皮帶傳動方式具有傳動平穩(wěn),噪音下的特點(diǎn),同時以起過載保護(hù)的作用。
齒輪傳動方式具有工作可靠,使用壽命長,傳動準(zhǔn)確,效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,功率和速度適用范圍廣等特點(diǎn)。
根據(jù)所設(shè)計的三輥卷板機(jī),具有兩個主動輥,而且要求結(jié)構(gòu)緊湊,傳動準(zhǔn)確,所以選用齒輪傳動。
3.1.1 主傳動系統(tǒng)確定
選用了圓柱齒輪減速器,減速器通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。
如下圖:
圖3.1.1 主傳動系統(tǒng)
3.1.2 副傳動系統(tǒng)的確定
為調(diào)整上下輥間距,通過上輥手輪來旋轉(zhuǎn)蝸輪副傳動蝸輪內(nèi)螺母,使螺桿及上輥產(chǎn)生升降運(yùn)動。
4 動力設(shè)計
已知參數(shù):
上輥直徑:D1=130mm
下輥直徑:D2=110mm
卷板寬度:b=1500mm
卷板厚度:=3.5mm
卷板速度:V=6500mm/min
電機(jī)功率:N=3.5kw
加工板材選用:Q235-A 屈服強(qiáng)度:σs=235MPa 抗拉強(qiáng)度:σb=420MPa
輥材:45鋼 屈服強(qiáng)度:σs=355MPa 抗拉強(qiáng)度:σb=600MPa
硬度:HBS≤229HB
滾筒與板料間的滑動摩擦系數(shù):m=0.18
滾筒與板料間的滾動摩擦系數(shù):f =0.8(冷卷)
無油潤滑軸承的滑動摩擦系數(shù):u=0.05
板料截面形狀系數(shù):K1=1.5 (矩形)
板料相對強(qiáng)化系數(shù):K0=11.6 (A3鋼)
板料彈性模量: E=2.06×105MPa
由以上數(shù)據(jù)計算得:
卷板機(jī)規(guī)格:5×1500
下輥中心距:t=(1.1~1.3)D1=150mm (4-1)
上輥軸直徑: d1=(0.5~0.6)D2=70mm (4-2)
下輥軸直徑: d2=(0.5~0.6)D2=60mm (4-3)
最小卷圓直徑:Dmin=(1.25~2.5)D1=200mm (4-4)
下輥轉(zhuǎn)速: v=V/πDa=15.9r/min (4-5)
4.1 電動機(jī)的選擇及確定
4.1.1 電動機(jī)的選擇
已知電動機(jī)功率為3.5kw,按照規(guī)定及要求選用Y系列三相異步電動機(jī),型號為Y112M-4,額定功率4.0kw,轉(zhuǎn)速為1440r/min,額定轉(zhuǎn)矩為2.2,最大轉(zhuǎn)矩為2.3,質(zhì)量為43kg
4.2 電動機(jī)的確定
按照所選的電動機(jī)Y112M-4,額定功率4.0kw,轉(zhuǎn)速為1440r/min,額定轉(zhuǎn)矩為2.2,最大轉(zhuǎn)矩為2.3,質(zhì)量為43kg。
4.2.1 受力分析
卷板機(jī)工作時,將鋼板卷制成鋼管。此時,材料所承受應(yīng)力已全部達(dá)到屈服極限,因此,卷管截面上彎曲應(yīng)力分布如圖4.2.1所示,則截面上的彎矩M為
(KN·M)
式中:分別為卷板機(jī)的最大寬度和厚度(m)
為材料的屈服極限(KN·m2)
圖 4.2.1
考慮材料變形時存在強(qiáng)化,引入強(qiáng)化系數(shù)K對上式進(jìn)行修正,則:
式中K—強(qiáng)化系數(shù),取K=1.15,
卷制時,鋼板受力情況。根據(jù)受力平衡,得出下輥?zhàn)饔糜诰戆迳系闹С至
且由于板厚δ遠(yuǎn)小于卷管的最小直徑Dmin,中性層半徑R≈0.5 Dmin ,出于簡化計算,上式變?yōu)椋?
,
計算得: θ = 35.23° F2= 28696N
式中:θ-連心線oo1與oo2夾角
t-下輥中心距(m)
Dmin-卷管最小直徑
d2-下輥直徑
最大壓力下:
F1=2F2cosθ=2×28696×cos35.23°=13522.6N
單根絲杠所受拉力:
F=1.1×0.5×F1=1.1×0.5×13522.6=7437.4N
4.2.2 電動機(jī)的確定
驅(qū)動輥卷為板機(jī)的下輥,作用在下輥的驅(qū)動力矩用于克服板料的變形扭矩Tn1和摩擦力矩Tn2。
板料在卷制過程中,在板料中的變形能為2Mθ,所用時長為2θR/V,二者的比值為變形扭矩Tn1的功率,即:
計算變形扭矩為:Tn1=1324.3N·M
摩擦扭矩包含上輥,下輥與板料間的滾動摩擦力矩和輥?zhàn)虞S頸與軸套之間的滑動摩擦力矩,即:
計算得:Tn2=181.14N·M
則下輥驅(qū)動力矩:
Td=Tn1+Tn2=1324.3+181.14=1505.44N·M
得出驅(qū)動功率:
根據(jù)計算選取電動機(jī)Y112M-4,額定功率4.0kw,轉(zhuǎn)速為1440r/min,額定轉(zhuǎn)矩為2.2,最大轉(zhuǎn)矩為2.3
5 減速設(shè)計
減速器中的各個部分的傳動效率為:
聯(lián)軸器效率:ηc =0.99
三級圓柱減速器效率:ηy=0.95
一對滾動軸承效率:ηb=0.99
閉式圓柱齒輪效率:ηg=0.97
主動輥的傳動效率:ηz=0.96
計算總傳動效率得:
η總=0.99×0.95×0.97×0.99×0.96=0.88
5.1 主減速器的分析計算和確定
考慮到經(jīng)濟(jì)性及可靠性,查機(jī)械設(shè)計手冊,采用結(jié)構(gòu)簡單、普通的三級減速器,傳動方案如圖5.1:
選用ZSY160---40---1 ZBJ19004--1988
圖5.1 減速器結(jié)構(gòu)圖
查表得減速器基本參數(shù): (單位:mm)
A=600 B=290 H=375 a=352 d1=24 l1=36 L1=166 b1=8 t1=27
d2=75 l2=105 L2=245 b2=20 t2=79.5 c=32 m1=510 m2=170
m3=245 n1=38 n2=120 e1=83 e2=107 e3=188 h=180
5.2 傳動比分配
ni=1440r/min n0=15.9r/min
i總=i1×i2=90.57
考慮潤滑條件,為使兩級大齒輪直徑相近,?。?
取 : i1=5.2 i2 =3.6 i3=3.44
5.3 主減速器各軸功率及轉(zhuǎn)速與各級齒輪計算
各軸轉(zhuǎn)速及功率與轉(zhuǎn)矩:
n1=n0=1440r/min
n2=n1/5.2=276.923r/min
n3=n2/3.6=76.923r/min
n4=n3/3.44=22.355r/min
n5=n4/1.406=15.900r/min
0軸:(電動機(jī)軸)
P0=Pm=4kw
1軸:(減速器高速軸)
P1=P0×ηc ×ηb=4×0.99×0.99=3.920kw
2軸:(減速器中間軸1)
P2=P1×ηg×ηb=3.920×0.97×0.99=3.765kw
3軸:(減速器中間軸2)
P3=P2×ηg×ηb=3.765×0.97×0.99=3.616kw
4軸:(減速器輸出軸)
P4=P3×ηg×ηb=3.616×0.97×0.99=3.473kw
5軸:(主動輥軸)
P5=P4×ηg×ηb=3.473×0.97×0.99=3.335kw
將上述結(jié)果匯總于表5.3
表5.3 減速器參數(shù)表
軸名
功率(kw)
轉(zhuǎn)矩T(N·m )
轉(zhuǎn)速n(r/min)
傳動比i
電動機(jī)軸
4
26.528
1440
1
1軸
3.920
25.997
1440
5.2
2軸
3.765
126.736
276.923
3.6
3軸
3.616
448.927
76.923
3.44
4軸
3.473
1468.278
22.355
5軸
3.335
15.900
5.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計
1.齒輪參數(shù)選擇:
?選用斜齒圓柱齒輪傳動
?小齒輪材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度為230~255HBS,
大齒輪材料為45號鋼,正火處理,齒面硬度為190~217HBS
?選7級精度(GB10095-88)
?齒數(shù):Z1=24, Z2=uZ1=124.8,Z2取125齒數(shù)比:u= 5.2,u>5所以采用斜齒β=15°
2. 按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸
其中參數(shù):
?載荷系數(shù)則:K=1×1.05×1.13×1.2=1.424
?
? 查得接觸疲勞壽命系數(shù):ZN1=ZN2=1 ,YN1=YN2=1
計算接觸疲勞許用應(yīng)力:
?應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1=60an1t=60×1440×1×(5×300×16)=20.74×108
N2=20.74×108/5.2=3.99×108
?齒寬系數(shù):
?轉(zhuǎn)矩T1=25997N·mm
計算得:
mn=d1tcosβ/Z1=35.274×0.966/24=1.42mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn=1.5mm
則:
取整后:
修改螺旋角:
計算 ,取
3. 按齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪:
計算當(dāng)量齒數(shù):
查取齒形系數(shù):
查取應(yīng)力校正系數(shù):
計算得:
符合
5.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計
1.齒輪參數(shù)選擇:
?選用直齒圓柱齒輪傳動
?小齒輪材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度為230~255HBS,
大齒輪材料為45號鋼,正火處理,齒面硬度為190~217HBS
?選7級精度(GB10095-88)
?齒數(shù):Z1=24, Z2=uZ1=86.4,Z2取87齒數(shù)比:u= 3.6
2. 按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸
其中參數(shù):
?載荷系數(shù)則:K=1×1.05×1.13×1.2=1.424
?
? 查得接觸疲勞壽命系數(shù):ZN1=ZN2=1 ,YN1=YN2=1
計算接觸疲勞許用應(yīng)力:
?應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1=60an1t=60×1440×1×(5×300×16)=20.74×108
N2=20.74×108/5.2=3.99×108
?齒寬系數(shù):
?轉(zhuǎn)矩 T2=126736N·mm
計算得:
mn=d2tZ1=61.204/24=2.55mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn=3mm
則
取整后:
計算 ,取
5.3.3 第三級齒輪傳動設(shè)
1.齒輪參數(shù)選擇:
?選用直齒圓柱齒輪傳動
?小齒輪材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度為230~255HBS,
大齒輪材料為45號鋼,正火處理,齒面硬度為190~217HBS
?選7級精度(GB10095-88)
?齒數(shù):Z1=26, Z2=uZ1=89.44,Z2取90齒數(shù)比:u= 3.44
2. 按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸
其中參數(shù):
?載荷系數(shù)則:K=1×1.05×1.13×1.2=1.424
?
? 查得接觸疲勞壽命系數(shù):ZN1=ZN2=1 ,YN1=YN2=1
計算接觸疲勞許用應(yīng)力:
?應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1=60an1t=60×1440×1×(5×300×16)=20.74×108
N2=20.74×108/5.2=3.99×108
?齒寬系數(shù):
?轉(zhuǎn)矩 T2=448927N·mm
計算得:
mn=d2tZ1=93.62/26=3.6mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn=4mm
則
計算 ,取
5.4 末級齒輪傳動設(shè)計計算
由以上得知末級齒輪傳動比為:i2 =1.406,且v=15.9r/min
小齒輪轉(zhuǎn)速為:v1=15.9×1.406=22.355r/min
傳遞功率:P齒=3.44kw
5.4.1 材料選用
齒輪材料選用45號鋼,進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能:
強(qiáng)度極限σb=647MPa 屈服極限σB=373MPa HBS=229~286MPa
查取資料得 σFlim=210MPa, 最小安全系數(shù)SF=1.8
5.4.2 按齒面彎曲強(qiáng)度計算
由計算公式:
齒輪精度為7級,載荷系數(shù) 則:K=1.25×1.05×1.1×1.2=1.73
查表齒寬系數(shù):,
小齒輪轉(zhuǎn)矩為:
小齒輪齒數(shù)取:z1=24 則 z2=24×1.406=33.744取34
查表齒形系數(shù):
計算得:m=3.51, 取整m=4
由以上計算得:
分度圓直徑:
6 上下輥的設(shè)計計算校核
由已知參數(shù)可知:
上輥直徑:Da=130mm
下輥直徑:Dc=110mm
輥材:45號鋼 屈服強(qiáng)度:σs=930MPa 抗拉強(qiáng)度:σb=1080MPa
下輥中心距:t=(1.1~1.3)D1=150mm (4-1)
上輥軸直徑: d1=(0.5~0.6)D2=70mm (4-2)
下輥軸直徑: d2=(0.5~0.6)D2=60mm (4-3)
最小卷圓直徑:Dmin=(1.25~2.5)D1=200mm (4-4)
下輥轉(zhuǎn)速: v=V/πDa=15.9r/min (4-5)
6.1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力分析
6.1.1 受力分析
在卷板機(jī)將板料彎曲成弧形工件時,上輥向下壓板料使其發(fā)生塑性變形,所以輥壓力必須克服板料的屈服強(qiáng)度,且已知數(shù)據(jù):
F1=2F2cosθ=2×28696×cos35.23°=13522.6N
圖6.1.1上輥受力圖
6.1.2 剛度校核
均布荷載下的最大撓度在梁的跨中,其計算公式:
撓度:
Ymax = 5ql^4/(384EI).
公式參數(shù):
q 為均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kn/m).
E 為鋼的彈性模量,對于工程用結(jié)構(gòu)鋼,E = 2100000 N/mm^2.
I 為鋼的截面慣矩,可在型鋼表中查得(mm^4).
計算得:,所以上輥剛度滿足要求。
6.1.3 上輥在卸料時的校核
根據(jù)上輥的受力情況,只需滿足彎曲強(qiáng)度即可
板重:
上輥重:
故:卸料時彎曲強(qiáng)度滿足。
6.2 下輥的設(shè)計計算及校核
下輥受力如圖6.2
圖6.2
6.2.1 剛度校核
撓度:
Ymax = 5ql^4/(384EI).
I為軸截面的慣性矩:
q 為均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kn/m).
E 為鋼的彈性模量,對于工程用結(jié)構(gòu)鋼,E = 2100000 N/mm^2.
故:安全
6.3 上下輥?zhàn)訌?qiáng)度校核
所以符合安全
7 螺旋副設(shè)計
上輥下壓系統(tǒng)是通過手柄轉(zhuǎn)動螺桿,使螺桿及上輥軸座升降運(yùn)動,當(dāng)下將到一定程度時需要自鎖,所以選用梯形螺紋
7.1 材料選用及熱處理
螺桿選用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,HBS210~220,σs=360MPa ,σb=600MPa
安全系數(shù)取S=1.5,許用應(yīng)力:
螺母選用鑄鐵,許用剪應(yīng)力
7.2 螺紋直徑與螺距
螺桿中徑:
螺母高度:
螺距:
牙頂高:
外螺紋大徑:
選螺紋T19
基本牙型高度:
牙頂間隙:
外螺紋牙高:
內(nèi)螺紋牙高:
外螺紋小徑:
內(nèi)螺紋小徑:
外螺紋大徑:
螺紋牙底寬度:
7.3 自鎖
所以自鎖
7.4 螺母螺牙強(qiáng)度
所以符合
7.5 螺桿強(qiáng)度
所以符合
結(jié) 論
本次設(shè)計的是三輥卷板機(jī),通過對三輥卷板機(jī)的學(xué)習(xí)與設(shè)計,讓我認(rèn)識到了設(shè)計之樂趣,讓我明白一個簡單錯誤會帶來多么嚴(yán)重的困擾,沒一個零件都關(guān)系著整個設(shè)計的可靠性與安全性,只有合理的設(shè)計,才能制造出高效的,穩(wěn)定的機(jī)器。這次設(shè)計采用了對稱式三輥結(jié)構(gòu),考慮到本次設(shè)計三輥卷板機(jī)的卷制工作所需載荷不大,所以輥軸的材料采用45,盡量做到符合要求,又可以節(jié)省成本。通過計算得出其傳動比較大,采用三級減速器,在減速器的設(shè)計當(dāng)中,每個齒輪,每根軸的設(shè)計都關(guān)系著整個傳動的可靠性,所以必須要保證良好的精度。整個設(shè)計中充滿了艱難,也認(rèn)識到基礎(chǔ)決定了一切。
致 謝
感謝楊紅飛老師在畢業(yè)設(shè)計階段給我的指導(dǎo),從最初的定題,到資料收集,再到設(shè)計階段,及最后的修改定稿,楊老師給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助,由于學(xué)生比較多,為了更好的指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計,楊老師放棄了自己的休息時間來為我們講解,這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩,在此我向楊老師表示我誠摯的謝意。當(dāng)我完成畢業(yè)設(shè)計之時,環(huán)繞在耳邊的是楊老師在電話里,在辦公室里的諄諄教誨與不厭其煩的知道。與此同時,感謝所有在在畢業(yè)設(shè)計階段給予我?guī)椭耐瑢W(xué),以及大學(xué)四年中我的任課老師們,有你們的指導(dǎo)才讓我我更好的完成了設(shè)計。最后祝老師們在以后的生活中,幸福美滿。
參考文獻(xiàn)
[1]劉鴻文,材料力學(xué),高等教育出版社(第五版)
[2]姜勇,機(jī)械制圖實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練,人民郵電出版社
[3]吳克堅,鄭文偉,機(jī)械原理,高等教育出版社
[4]陳于萍,周兆元,互換性與測量技術(shù),機(jī)械工業(yè)出版社
[5]于永泗,齊名,機(jī)械工程材料,大連理工大學(xué)出版社,1988
[6]金清肅,機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計,華中科技大學(xué),1996
[7]鐘毅芳,吳昌林,唐增寶,機(jī)械設(shè)計(第二版),華中科技大學(xué)出版社,2001
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